EP1219151B1 - Elektrisches gerät mit in einem gehäuse angeordneten und nach aussen elektromagnetisch abgeschirmten komponenten - Google Patents
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- EP1219151B1 EP1219151B1 EP00981137A EP00981137A EP1219151B1 EP 1219151 B1 EP1219151 B1 EP 1219151B1 EP 00981137 A EP00981137 A EP 00981137A EP 00981137 A EP00981137 A EP 00981137A EP 1219151 B1 EP1219151 B1 EP 1219151B1
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- H05K—PRINTED CIRCUITS; CASINGS OR CONSTRUCTIONAL DETAILS OF ELECTRIC APPARATUS; MANUFACTURE OF ASSEMBLAGES OF ELECTRICAL COMPONENTS
- H05K9/00—Screening of apparatus or components against electric or magnetic fields
- H05K9/0007—Casings
- H05K9/002—Casings with localised screening
- H05K9/0022—Casings with localised screening of components mounted on printed circuit boards [PCB]
Definitions
- the invention relates to an electrical device in one Housing arranged and electromagnetically shielded from the outside Components.
- JP 59-227920 A1 is using ferrites filled polyurethane foam for absorption of electromagnetic Waves known.
- Corresponding pyramid or truncated pyramids Foam parts are known to be Inner wall cladding of EMC cabins used, in which u. a. the electromagnetic compatibility of electrical devices Is tested.
- the invention is based on the object, if possible effective electromagnetic shielding by simple means of components of electrical devices.
- the object is achieved in that the electrical device of the type specified in the Housing between this and the components as well as between gaps between the components due to ferrite particles provided plastic parts are filled.
- the Difference to the known shielding measures with electrical Devices dampen the electromagnetic Radiation not at a z. B. by a layer or a Interface wall formed between the inside of the device and the outside environment, but inside the device and is therefore particularly effective.
- the Shielding not only to the outside, but also within the Device between those provided with the ferrite particles Plastic parts separate components. Since the ferrite particles are not conductive, the individual Components of the electrical device directly on the plastic parts apply without sacrificing dielectric strength of the electrical device is impaired or even too Short circuits is coming.
- the plastic parts are preferred for the housing concept at least one of the areas filling the spaces Plastic molding formed in which the components are form-fitting are held. Alternatively, it is the Plastic parts filling the spaces, e.g. B. spherical, packing.
- the Plastic parts or plastic molded parts are preferably made of Foam.
- the plastic parts can be outside in predetermined areas be coated with the ferrite particles.
- the outer coating of the plastic parts with the ferrite particles is also possible.
- the loading of the plastic parts with the ferrite particles takes place before the shaping, i.e. B. by admixture the polymer or before it is foamed.
- the plastic parts such. B. in expanded polypropylene are formed by fusing plastic beads the plastic beads preferably previously with the ferrite particles coated, e.g. B. drummed up.
- Frequency range between 80 and 300 MHz has a load the plastic parts with the ferrite particles in one Volume fraction of 2 to 10% was found to be advantageous.
- the housing of the electrical device is preferably outside electrically conductive, so essentially penetration electromagnetic radiation in the interior of the housing or Radiate electromagnetic radiation from the housing to prevent out.
- Via housing openings or cable bushings can, however, be electromagnetic at some frequencies Penetrate fields for which the housing is one Cavity forms.
- Plastic parts are provided in particular by resonance excessive electromagnetic fields significantly attenuated.
- electromagnetic Fields with frequencies outside of resonances are reflected by the conductive housing.
- the case is the electrically conductive housing around a metal case, inside of which the components of the electrical device arranged together with the plastic parts are.
- the plastic moldings on the outside also form the housing itself and if necessary on the Be coated electrically conductive on the outside.
- Figure 1 shows a schematic representation of an electrical Device, its components from a circuit board 1 with on it arranged electrical components 2 including one Connector 3 exist.
- Components 1, 2 and 3 of the electrical device are inside a metal housing 4 arranged together with two plastic molded parts 5 and 6, the components 1, 2 and 3 in corresponding recesses 7 of the plastic molded parts 5 and 6 held in a form-fitting manner become.
- the connector 3 is through an opening 8 accessible from the outside in the metal housing 4, so that electromagnetic radiation through this opening 8 in the Can penetrate the interior of the housing.
- To absorb this in that Radiation inside penetrating radiation but also that of the electrical device itself emitted electromagnetic Radiation are the plastic molded parts 5 and 6 with ferrite particles 9 in the form of ferrite powder in a proportion by volume filled from 2 to 10%.
- FIG. 2 of the invention electrical device differs from that Figure 1 in that instead of the metal housing 4, the plastic molded parts 5 and 6 form a housing 10 to the outside themselves.
- the plastic parts 5 and 6 are outside with a provided electrically conductive layer 11.
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- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Shielding Devices Or Components To Electric Or Magnetic Fields (AREA)
Description
Elektrisches Gerät mit in einem Gehäuse angeordneten und nach
außen elektromagnetisch abgeschirmten Komponenten
Die Erfindung betrifft ein elektrisches Gerät mit in einem
Gehäuse angeordneten und nach außen elektromagnetisch abgeschirmten
Komponenten.
Bei einem derartigen, aus der US 5 539 148 bekannten elektrischen
Gerät trägt die Innenwand des Plastikgehäuses von
außen nach innen eine leitfähige Schicht und eine Schicht mit
Ferriten, die in einem Harz eingebunden sind. Dadurch wird im
Gehäuseinneren elektromagnetische Strahlung an der leitenden
Schicht reflektiert und in der die Ferrite enthaltenden
Schicht gedämpft.
Aus der US 4 699 743 ist es bekannt, mit Ferriten gefülltes
plastisches Material als Abschirmung auf elektrische Bauelemente
aufzuschrumpfen.
Aus der Zusammenfassung der JP 59-227920 A1 ist mit Ferriten
gefüllter Polyurethanschaum zur Absorption elektromagnetischer
Wellen bekannt. Entsprechende pyramiden- oder pyramidenstumpfförmige
Schaumstoffteile werden bekanntermaßen als
Innenwandverkleidung von EMV-Kabinen benutzt, in denen u. a.
die elektromagnetische Verträglichkeit von elektrischen Geräten
getestet wird.
Aus der US 5 682 289 ist ein Gehäusekonzept bekannt, bei dem
die Komponenten von elektrischen Geräten formschlüssig in
entsprechenden Ausnehmungen von Kunststoff-Formteilen, vorzugsweise
aus Schaumstoffen wie Polyurethan oder expandiertes
Polypropylen (EPP), gehalten sind. Dieses Gehäusekonzept ist
auch unter der Bezeichnung E-PAC® bekannt.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, mit möglichst
einfachen Mitteln eine wirkungsvolle elektromagnetische Abschirmung
von Komponenten elektrischer Geräte zu erreichen.
Gemäß der Erfindung wird die Aufgabe dadurch gelöst, daß bei
dem elektrischen Gerät der eingangs angegebenen Art in dem
Gehäuse zwischen diesem und den Komponenten sowie zwischen
den Komponenten vorhandene Zwischenräume durch mit Ferritpartikeln
versehene Kunststoffteile ausgefüllt sind. Im
Unterschied zu den bekannten Abschirmmaßnahmen bei elektrischen
Geräten erfolgt die Dämpfung der elektromagnetischen
Strahlung nicht an einer z. B. durch eine Schicht oder eine
Gehäusewand ausgebildeten Grenzfläche zwischen dem Geräteinneren
und der Außenumgebung, sondern im Geräteinneren und
ist somit besonders wirkungsvoll. Darüber hinaus wirkt die
Abschirmung nicht nur nach außen, sondern auch innerhalb des
Gerätes zwischen den durch die mit den Ferritpartikeln versehenen
Kunststoffteile voneinander getrennten Komponenten.
Da die Ferritpartikel nichtleitend sind, können die einzelnen
Komponenten des elektrischen Geräts unmittelbar an den Kunststoffteilen
anliegen, ohne daß dabei die Spannungsfestigkeit
des elektrischen Geräts beeinträchtigt wird oder es gar zu
Kurzschlüssen kommt.
Entsprechend dem aus der oben erwähnten US 5 682 289 bekannten
Gehäusekonzept werden die Kunststoffteile vorzugsweise
von die Zwischenräume ausfüllenden Bereichen mindestens eines
Kunststoff-Formteils gebildet, in dem die Komponenten formschlüssig
gehalten sind. Alternativ handelt es sich bei den
Kunststoffteilen um die Zwischenräume ausfüllende, z. B.
kugelförmige, Füllkörper.
Ebenso wie bei dem bekannten E-PAC®-Konzept bestehen die
Kunststoffteile bzw. Kunststoff-Formteile vorzugsweise aus
Schaumstoff.
Die Kunststoffteile können außen in vorgegebenen Bereichen
mit den Ferritpartikeln beschichtet sein. Vorzugsweise beinhalten
die Kunststoffteile die Ferritpartikel, so daß die
Dämpfung räumlich und somit besonders wirkungsvoll erfolgt.
Die äußere Beschichtung der Kunststoffteile mit den Ferritpartikeln
ist dabei zusätzlich möglich.
Die Beladung der Kunststoffteile mit den Ferritpartikeln
erfolgt vor der Formgebung, also z. B. durch Beimischung zu
dem Polymer oder vor dessen Aufschäumen. Für den Fall, daß
die Kunststoffteile wie z. B. bei expandiertem Polypropylen
durch Verschmelzen von Kunststoffperlen gebildet werden, werden
die Kunststoffperlen vorzugsweise zuvor mit den Ferritpartikeln
beschichtet, z. B. aufgetrommelt. Für eine wirkungsvolle
elektromagnetische Dämpfung im interessierenden
Frequenzbereich zwischen 80 und 300 MHz hat sich eine Beladung
der Kunststoffteile mit den Ferritpartikeln in einem
Volumenanteil von 2 bis 10 % als vorteilhaft herausgestellt.
Das Gehäuse des elektrischen Geräts ist vorzugsweise außen
elektrisch leitend, um so im wesentlichen ein Eindringen
elektromagnetischer Strahlung in das Gehäuseinnere bzw. das
Abstrahlen von elektromagnetischer Strahlung aus dem Gehäuse
heraus zu verhindern. Über Gehäuseöffnungen oder Leitungsdurchführungen
können jedoch bei einigen Frequenzen elektromagnetische
Felder eindringen, für die das Gehäuse einen
Hohlraumresonator bildet. Durch die mit den Ferritpartikeln
versehenen Kunststoffteile werden insbesondere durch Resonanz
überhöhte elektromagnetische Felder bedeutend gedämpft. Elektromagnetische
Felder mit Frequenzen außerhalb von Resonanzen
werden von dem leitfähigen Gehäuse reflektiert. Im einfachsten
Falle handelt es sich bei dem elektrisch leitenden Gehäuse
um ein Metallgehäuse, in dessen Inneren die Komponenten
des elektrischen Geräts zusammen mit den Kunststoffteilen angeordnet
sind. Bei der Verwendung von Kunststoff-Formteilen
können die jeweils außen liegenden Kunststoff-Formteile aber
auch selbst das Gehäuse bilden und erforderlichenfalls an der
Außenseite elektrisch leitend beschichtet sein.
Zur weiteren Erläuterung der Erfindung zeigen
- Figur 1
- ein erstes Ausführungsbeispiel und
- Figur 2
- ein zweites Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen elektrischen Geräts mit Kunststoff-Formteilen;
- Figur 3
- zeigt ein weiteres Ausführungsbeispiel des Geräts mit als Füllkörper dienenden Kunststoffteilen.
Figur 1 zeigt in schematischer Darstellung ein elektrisches
Gerät, dessen Komponenten aus einer Leiterplatte 1 mit darauf
angeordneten elektrischen Bauelementen 2 einschließlich eines
Steckverbinders 3 bestehen. Die Komponenten 1, 2 und 3 des
elektrischen Geräts sind innerhalb eines Metallgehäuses 4
zusammen mit zwei Kunststoff-Formteilen 5 und 6 angeordnet,
wobei die Komponenten 1, 2 und 3 in entsprechenden Ausnehmungen
7 der Kunststoff-Formteile 5 und 6 formschlüssig gehalten
werden. Der Steckverbinder 3 ist durch eine Öffnung 8
in dem Metallgehäuse 4 von außen her zugänglich, so daß
elektromagnetische Strahlung durch diese Öffnung 8 in das
Gehäuseinnere eindringen kann. Zur Absorption dieser in das
Gehäuseinnere eindringenden Strahlung aber auch der von dem
elektrischen Gerät selbst abgestrahlten elektromagnetischen
Strahlung sind die Kunststoff-Formteile 5 und 6 mit Ferritpartikeln
9 in Form von Ferritpulver zu einem Volumenanteil
von 2 bis 10 % gefüllt.
Das in Figur 2 gezeigte Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen
elektrischen Geräts unterscheidet sich von dem nach
Figur 1 dadurch, daß anstelle des Metallgehäuses 4 die Kunststoff-Formteile
5 und 6 nach außen selbst ein Gehäuse 10 bilden.
Um zu erreichen, daß das Gehäuse 10 außen elektrisch
leitend ist, sind die Kunststoffteile 5 und 6 außen mit einer
elektrisch leitenden Schicht 11 versehen.
Bei dem in Figur 3 gezeigten Ausführungsbeispiel ist die
Leiterplatte 1 mit Hilfe von Befestigungselementen 12 in dem
Metallgehäuse 4 gehalten. Zur Absorption der elektromagnetischen
Strahlung sind die Zwischenräume zwischen dem Gehäuse 4
und den Komponenten 1, 2 und 3 sowie zwischen den Komponenten
1, 2 und 3 selbst durch gleichförmige Kunststoffteile 13 ausgefüllt,
die mit den Ferritpartikeln 9 beladen sind.
Claims (9)
- Elektrisches Gerät mit in einem Gehäuse (4, 10) angeordneten und nach außen elektromagnetisch abgeschirmten Komponenten (1, 2, 3), dadurch gekennzeichnet, daß in dem Gehäuse (4, 10) zwischen diesem und den Komponenten sowie zwischen den Komponenten (1, 2, 3) vorhandene Zwischenräume durch mit Ferritpartikeln (9) versehene Kunststoffteile (5, 6; 13) ausgefüllt sind.
- Elektrisches Gerät nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile von die Zwischenräume ausfüllenden Bereichen mindestens eines Kunststoff-Formteils (5, 6) gebildet werden, in dem die Komponenten (1, 2, 3) formschlüssig gehalten sind.
- Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile (5, 6; 13) aus Schaumstoff bestehen.
- Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile (5, 6; 13) außen in vorgegebenen Bereichen mit den Ferritpartikeln (9) beschichtet sind.
- Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile (5, 6; 13) die Ferritpartikel (9) beinhalten.
- Elektrisches Gerät nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile (5, 6; 13) aus miteinander verschmolzenen und zuvor mit den Ferritpartikeln (9) beschichteten Kunststoffperlen bestehen.
- Elektrisches Gerät nach Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß die Kunststoffteile (5, 6; 13) mit den Ferritpartikeln (9) in einem Volumenanteil von 2 bis 10 % beladen sind.
- Elektrisches Gerät nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß das Gehäuse (4, 10) außen elektrisch leitend ist.
- Elektrisches Gerät nach einem der Ansprüche 2 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß die jeweils außen liegenden Kunststoff-Formteile (5, 6) das Gehäuse (10) bilden.
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